比值法定义物理量在沪科版物理教材中的变化

来源 :中学物理·初中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tiankuangfeng
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  比值法定义物理量是指定义某一物理量时采取比值的形式,即将某一物理量作为分子,另一物理量作为分母,把得到的比值定义为某一物理量的方法.初中物理课本中有很多物理量是用比值法定义的,例如速度、密度、压强、功率、比热容、热值、电功率等.在这些物理量定义中都有一个共性,就是在比值法定义物理量的过程中,用控制变量的方法控制某一些物理量的因素不变(即取其中一个物理量为单位量的大小),用另一些物理来决定它的大小来定义该物理量.在2012年前的沪科版物理教材中普遍使用比值法定义物理量,但是在2012年后的沪科版物理教材中,比值法定义物理量的定义说法发生了改变.这对长期使用该教材的教师和学生来说,都出现了一定的不适应和重复教学等问题.下面就举例说一说其中的变化.
  如沪科版初中物理中的第一个概念——速度.2012年前版本(简称老版)速度的定义是物体在单位时间内通过的路程的多少(或物体在单位路程内需要的时间的多少),而2012年版本(简称新版)的速度定义为:将物体在一段时间内通过的路程与通过这段路程所用时间的比值称为速度.第一种定义源于生活中人们比较物体运动快慢的常用方法,即相同的时间比较路程的方法得出单位时间内通过的路程的多少定义的(或用相同的路程比较时间的方法得出单位路程内需要的时间的多少来定义).这样的定义源于生活,学生很容易理解这个物理量的含义,对培养学生的创新意识和归纳能力都有帮助.第二种按教材的顺序也是通过对生活中运动快慢的比较得出运动快慢与路程和时间有关,并直接通过比值法得出速度的定义.这样的定义为速度的定义公式的获得奠定了基础,为速度的公式的得来提供了依据,并为学生学习后续知识提供了方便.但笔者认为在新的定义方面,从相同路程比较时间(或相同时间比较路程)直接得出速度的比值定义的过程,不是学生容易看得懂的,教师在教学的过程中必须通过一定的逻辑推理,才可以从相同路程比较时间(或相同时间比较路程)中转化到此比值定义上来.这对于刚接触物理第一个定义的学生来说理解知识是一个难点.因此,速度定义的更改没有哪个更好,都有利于学生理解的一面,但同时也有一定的难点要求教师分析给学生,学生才能间接地掌握知识.
  在初中比值定义物理量中,如密度的定义的更改就有利于教学的顺利进行和学生更容易地理解教材.老版的密度定义是:在物理学中,把某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度.而新版的定义是:在物理学中,把有某种物质组成的物体的质量与体积的比叫做这种物质的密度.这两种定义都由实验证明得来,即由同种物质组成的物体的质量与其体积的比值是一定的,由不同物质组成的物体的质量与其体积的比值一般是不同的,从而得出这个比值反映了物质的一种特性.从实验的结果得出理论依据,并由依据推出密度的定义和公式,过程自然衔接,使学生能够独立理解其过程和本质,这样的比值定义方式对学生的学习是一种促进作用.
  有些物理量的定义一直在变化,变来变去的没有一个统一的标准,这对教师的教学和学生的学习是有一定的影响的.例如九年级物理比热容的定义.2001年版本:单位质量的物质温度升高1 ℃所吸收的热量为该物质的比热容;2010年版本:单位质量的物质温度每升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量叫做该物质的比热容;2012年版本:比热容的大小等于一定质量的某种物质在温度升高(或降低)时吸收(或放出)的热量与它的质量和升高(或降低)温度的成积之比.就定义本身而言,2010年版本是对2001年版本的有益补充,是趋于完善和全面的发展,这对定义的理解是有益的.但是前两个版本和后一个版本之间的改动较大,更突出了比值法定义的形式,但对于学生理解比热容的意义作用不大.比如水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),它表示的物理意义是一千克的水温度每升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量是4.2×103 J.从几个版本的定义角度分析,学生最容易接受的定义是2010年版本的定义,因为2010年版本的比热容的定义和比热容的物理意义非常的接近,学生很容易通过对比分析,把比热容的定义和物理意义链接起来,从而掌握比热容的定义和意义.而新教材上的比热容的定义从教学的角度考虑,对教师教学和学生学习教材、理解教材都变得更加容易了,但对比热容的意义理解增加了难度,也要求教师在教学中更需要添加新的内容和方式,有效地将比热容的意义进行充分的解释和细化处理,让学生在理解了定义的基础上更好地把握比热容的物理意义.同样出现和比热容相同的物理量是热值,热值的定义和意义之间也是没有必然的联系和规律,学习起来不仅仅要知道它的定义,同时对意义的理解也要重新把握,出现一个物理量的定义和意义之间多次重复教学和重复学习,增加教学和学习的负担,使教师教学和学生学习的效率大打折扣.
  从更宏观的角度分析,一个物理量的定义应该是确定的,不论在哪个学习层次,同一个物理量的定义应该是相通的,有必然的联系和规律可循的,而不能形成不同的学习层次对应同一个物理量有多个不同的定义表述.
  物理课程标准中明确要求:不仅应重视物理概念和规律的具体内容、意义、使用条件等,而且还应重视学生建立物理概念、学习物理规律的过程.根据课程标准的要求,可以看出:老版物理定义过于注重物理概念和规律的具体内容、意义、使用条件的要求;新版物理定义则过多侧重学生学习的过程和情感、态度价值观的体验.两者都遵循了课程标准的部分要求,但过于强化其中的一部分,没有全面把握课程标准的精神,导致部分物理量的定义表述出现了一些紊乱,对教师的教和学生的学产生了一定程度的负面效应.所以教材的更改是建立在教师的教和学生的学的过程中,结合知识体系的完整度,通过实施过程中遇到的问题进行逐步的修正,而不是从一个极端到另一个极端,故教材的修改和完善还任重道远.
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